Luận văn nghiên cứu hiện trạng và đề xuất một số giải pháp kỹ thuật thích hợp góp phần hoàn thiện hệ thống trồng trọt tại huyện duy tiên hà nam

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

*******

NGUYỄN QUANG HIẾU

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ðỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP

KỸ THUẬT THÍCH HỢP GÓP PHẦN HOÀN THIỆN HỆ THỐNG

TRỒNG TRỌT TẠI HUYỆN DUY TIÊN - HÀ NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên nghành: Trồng trọt

Mã số : 60.62.01

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ LAN

HÀ NỘI - 2011

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Kết quả nghiên cứu trong luận văn là kết quả lao ñộng của chính tác giả Các

số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Quang Hiếu

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình hoàn thành luận văn này, tôi luôn ựược sự quan tâm, giúp ựỡ quý báu của tập thể các thầy cô giáo Bộ môn Hệ thống nông nghiệp Khoa Nông học, Viện đào tạo Sau ựại học, trường đại học Nông nghiệp Hà Nội, sự quan tâm, ựộng viên, giúp ựỡ của gia ựình, bạn bè, ựồng nghiệp

đặc biệt là sự giúp ựỡ, chỉ dẫn tận tình của PGS.TS Nguyễn Thị Lan

ựã giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tự ựáy lòng mình, tôi xin chân thành cảm ơn ựối với mọi sự quan tâm, giúp ựỡ, ựộng viên quý báu ựó

Hà Nội, ngày 19 tháng 10 năm 2010

Tác giả luận văn

Nguyễn Quang Hiếu

2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 19

2.4 Một số kết quả nghiên cứu về phân bón trên cây lúa 33

3.1 ðối tượng, thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu 41

4.1 ðiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Duy Tiên 47

4.2.1 Hiện trạng sử dụng ñất của huyện Duy Tiên 53

4.2.2 Hiện trạng sử dụng ñất sản xuất nông nghiệp huyện Duy tiên 55

4.3 Tình hình phát triển kinh tế xã hội và hướng chuyển dịch cơ cấu

4.3.1 Tình hình phát triển kinh tế 56

4.3 Hiện trạng các ngành kinh tế nông nghiệp 59

4.4 Hiện trạng canh tác trồng trọt của huyện Duy Tiên 61

4.4.1 Thống kê diện tắch, năng suất, sản lượng các loại cây trồng chắnh

4.4.2 Các giống cây trồng và năng suất cây trồng 64

4.4.1 Ảnh hưởng của liều lượng phân bón Biogro ựối với ựộng thái

trưởng chiều cao cây của giống Việt lai 24 và Syn6 76

4.4.2 Ảnh hưởng của liều lượng phân bón ựến một số chỉ tiêu sinh

4.4.3 Ảnh hưởng của liều lượng phân bón Biogro ựến chỉ số diện tắch

4.4.4 Ảnh hưởng của liều lượng phân bón Biogro ựến khả năng tắch

4.4.5 Ảnh hưởng của liều lượng phân bón Biogro ựến các yếu tố cấu

thành năng suất và năng suất của hai giống thắ nghiệm 88

4.4.6 đánh giá hiệu quả kinh tế của thắ nghiệm 92

4.5 đề xuất một số giải pháp kỹ thuật trồng trọt thắch hợp cho huyện

4.5.4 Một số giải pháp ựể thực hiện phương án chuyển ựổi cơ cấu

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ðBSCL ðồng bằng sông Cửu Long

FAO Food and Agriculture Organization

IRRI International Rice Reseach Institute

TTCN Tiểu thủ công nghiệp

DANH MỤC BẢNG

4.1 Diễn biến một số yếu tố khắ hậu nông nghiệp của huyện Duy

4.3 Hiện trạng sử dụng ựất sản xuất nông nghiệp huyện Duy Tiên

4.4 Giá trị sản xuất các ngành kinh tế của huyện Duy Tiên 57

4.5 Chuyển dịch cơ cấu trong ngành nông nghiệp huyện Duy Tiên 59

4.6 Giá trị sản xuất ngành trồng trọt huyện Duy Tiên 61

4.7 Diện tắch, năng suất, sản lượng cây trồng vụ xuân 2010 62

4.8 Diện tắch, năng suất, sản lượng cây trồng vụ mùa 2010 63

4.9 Hiện trạng sử dụng giống và năng suất cây trồng năm 2010 65

4.10 Hiện trạng ựầu tư phân bón cho một số loại cây trồng (ha) 67

4.11 Hiện trạng công thức trồng trọt cho các ựịa hình khác nhau của

4.12 Các loại phân bón sử dụng trong nông nghiệp huyện Duy Tiên 70

4.13 Hiệu quả kinh tế của một số giống cây trồng chắnh năm 2010 71

4.14 đánh giá hiệu quả kinh tế của một số công thức trồng trọt của

4.15a Ảnh hưởng tương tác liều lượng phân bón Biogro với giống ựến

4.16 Ảnh hưởng của tương tác giống và phân bón một số chỉ tiêu sinh

4.17a Ảnh hưởng tương tác của các mức phân bón Biogro với hai

4.17b Ảnh hưởng của các mức phân bón khác nhau ựến LAI 83

4.17c Ảnh hưởng của giống ñến chỉ số diện tích lá 84

4.18a Khả năng tích lũy chất khô tương tác giữa các mức phân với hai

4.18b Ảnh hưởng của phân bón khác nhau ñến khả năng tích lũy chất

4.18c Ảnh hưởng của giống ñến khối lượng chất khô tích lũy 88

4.19a Ảnh hưởng của tương tác mức phân bón khác nhau với 2 giống

lúa ñến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 89

4.19b Ảnh hưởng của các mức phân bón khác nhau ñến các yếu tố cấu

4.20 Hiệu quả kinh tế khi sử dụng phân bón Biogro với hai giống lúa

DANH MỤC ðỒ THỊ

4.2 Diễn biến tổng lượng mưa và ñộ ẩm không khí 524.3 Cơ cấu ngành kinh tế huyện Duy Tiên năm 2010 584.4 Cơ cấu giá trị sản xuất nông nghiệp năm 2010 (%) 60

1 MỞ ðẦU

1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

ðất ñai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất ñặc biệt, là nguồn nội lực, nguồn vốn to lớn của ñất nước Chúng ta biết rằng không có ñất thì không có quá trình sản xuất, cũng như không có sự tồn tại của con người và ñất có vai trò ñặc biệt quan trọng với sản xuất nông nghiệp

Áp lực dân số tăng nhanh, cùng với sự ñô thị hóa diễn ra ngày càng nhanh, dần ñến diện tích ñất nông nghiệp ñang ngày càng bị thu hẹp Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ thì các biện pháp kỹ thuật mới cũng ñược nghiên cứu, áp dụng và có hiệu quả ñáp ứng ngày càng tăng nhu cầu của con người Vì vậy, khai thác hiệu quả và bền vững diện tích ñất sản xuất nông nghiệp mang lại tương lai bền vững cho con người

Mỗi ñiều kiện sinh thái khác nhau cho phép sử dụng tài nguyên ñất ñạt hiệu quả khác nhau, hiểu ñược các ñiều kiện sinh thái ñó là bước ñầu tiên quan trọng ñể ñiều chỉnh hài hòa các nhân tố ảnh hưởng, mang lại hiệu quả sử dụng cao nhất ðối với hệ thống sản xuất nông nghiệp, trước hết cần thiết phải ñánh giá hiện trạng của hệ thống trồng trọt tại vùng ñó Từ ñó, xây dựng, thử nghiệm và tìm ra các hệ thống trồng trọt mới bổ sung hoặc thay thế hệ thống cũ nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp, tăng lợi ích kinh tế, ñảm bảo sinh kế ổn ñịnh cho người dân, khai thác bền vững nguồn tài nguyên ñất và sinh vật phục vụ con người, bằng những giải pháp mới nhằm ñạt hiệu quả cho sản xuất, trồng trọt

Huyện Duy Tiên có diện tích tự nhiên 13.774,15 ha với 8463,85ha ñất sản xuất nông nghiệp, trong ñó ñất trồng lúa chiếm tới 6449,90 ha chiếm 46,85% diện tích ñất tự nhiên ðây là lợi thế ñể huyện phát triển nông nghiệp bền vững

Nhưng bên cạnh ñó tại ñây cũng là nơi ñang diễn ra quá trình ñô thị hóa mạnh

mẽ, với sự phát triển của khu công nghiệp ðồng Văn ðiều này ñặt ra những thách thức mới cho sản xuất nông nghiệp, trong ñó có nghành trồng trọt

Về ñiều kiện thời tiết, là vùng nằm trong khu vực ñồng bằng sông Hồng, nên có ñiều kiện ñể phát triển nhiều loại cây nông nghiệp khác nhau, hơn thế Hà Nam nằm tiếp giáp Hà Nội là một ñịa ñiểm thuận lợi cung cấp nông sản cho nhu cầu của người dân thủ ñô Hà Nội Do vậy, cần thiết phải ñánh giá thực trạng, tiềm năng sản xuất trồng trọt cũng như các tồn tại ở huyện Duy Tiên, Hà Nam, trên cơ sở ñó ñề xuất một số giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất cho vùng là việc làm cần thiết và có ý nghĩa Xuất phát những vấn ñề thực tiễn trên, ñể góp phần thực hiện chương trình phát triển sản xuất nông nghiệp của huyện Duy Tiên chúng tôi tiến hành

ñề tài "Nghiên cứu hiện trạng và ñề xuất một số giải pháp kỹ thuật thích hợp

góp phần hoàn thiện hệ thống trồng trọt tại huyện Duy Tiên - Hà Nam"

1.2 Mục ñích và yêu cầu

1.2.1 Mục ñích nghiên cứu

- Qua kết quả nghiên cứu ñánh giá thực trạng sản xuất nông nghiệp của huyện Duy Tiên - Hà Nam nhằm tìm ra ưu ñiểm và những hạn chế của các hệ thống trồng trọt hiện có tại ñịa phương

- Trên cơ sở ñó ñề xuất một số biện pháp kỹ thuật trồng trọt thích hợp góp phần hình thành một nền nông nghiệp hiệu quả và bền vững phù hợp với ñiều kiện ñất ñai, khí hậu và tập quán sản xuất của người dân trong huyện Nhằm góp phần phát triển nông nghiệp nông thôn, nâng cao ñời sống của người dân

- Qua kết quả nghiên cứu của ñề tài khuyến cáo người dân sử dụng phân bón hữu cơ, phân vi sinh sản xuất công nghiệp, thay thế cho lượng phân hữu cơ tự nhiên ñể tăng hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường

1.2.2 Yêu cầu của ựề tài

- đánh giá ựiều kiện tự nhiên và ựiều kiện kinh tế - xã hội tác ựộng ựến

- Kết quả này còn là những vắ dụ dùng trong giảng dạy về hệ thống nông nghiệp cho sinh viên hệ ựại học Ờ cao ựẳng nghành Nông học

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Kết quả nghiên cứu của ựề tài góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp góp phần phát triển kinh tế - xã hội của huyện Duy Tiên - Hà Nam Nâng cao thu nhập cho nông dân ựồng thời nâng cao nhận thức về tiến

bộ kỹ thuật giống cây trồng và kỹ thuật canh tác Kết quả nghiên cứu cũng tạo ựiều kiện ựể các nhà quản lý của huyện xây dựng kế hoạch phát triển kinh tế tương lai

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Theo đào Thế Tuấn (1984), HTNN về thực chất là sự thống nhất của hai hệ thống:

(1) Hệ sinh thái nông nghiệp (HSTNN) là một bộ phận của hệ sinh thái tự nhiên bao gồm các vật sống trao ựổi năng lượng, vật chất và thông tin với ngoại cảnh tạo nên năng suất sơ cấp (trồng trọt) và thứ cấp (chăn nuôi) của hệ sinh thái (2) Hệ kinh tế - xã hội, chủ yếu là hoạt ựộng của con người trong sản xuất ựể tạo ra của cải vật chất của toàn xã hội [29]

2.1.1.2 Hệ thống canh tác (HTCT)

Hiện nay có một số ñịnh nghĩa về HTCT gồm:

Theo Shanor, Philipp và Sohomolil, 1981 là sự bố trí một cách thống nhất và ổn ñịnh các nghành nghề trong nông trại, ñược quản lý bởi hộ gia ñình trong môi trường tự nhiên, sinh học và kinh tế xã hội phù hợp với mục tiêu, sự mong muốn và nguồn lực của họ

Hệ thống canh tác là hình thức tập hợp các ñơn vị chức năng riêng biệt, là hoạt ñộng trồng trọt, chăn nuôi, tiếp thị Các ñơn vị ñó có mối quan

hệ qua lại với nhau về cùng chung những nguồn lực nhận từ môi trường (IRRI, 1980)

Hệ thống canh tác là hình thức tập hợp của một số tổ hợp các tài nguyên trong nông trại ở một môi trường nhât ñịnh Bằng những phương pháp, công nghệ sản xuất ra những sản phẩm nông nghiệp sơ cấp (IRRI 1989)

Từ ba khái niệm trên cho chúng ta thấy khái niệm về HTCT chung nhất là: HTCT là một hệ thống bao gồm nhiều hệ thống trồng trọt, chăn nuôi, chế biến, tiêu thụ, quản lý kinh tế ñược bố trí một cách hệ thống và

ổn ñịnh phù hợp với mục tiêu trong nông trại hay tiểu vùng nông nghiệp (dẫn theo Phạm Chí Thành và CS, 1996)[24]

2.1.1.3 Hệ thống trồng trọt (HTTT)

Là hệ thống con và là trung tâm của HTNN, cấu trúc của nó quyết ñịnh sự hoạt ñộng của các hệ thống con khác như: chăn nuôi, chế biến, ngành nghề Với khái niệm như trên thì HTTT là một bộ phận chủ yếu của HTCT Nghiên cứu hệ thống trồng trọt là một vấn ñề phức tạp vì nó liên quan ñến các yếu tố môi trường như ñất ñai, khí hậu, sâu bệnh, mức ñầu tư phân bón, trình ñộ khoa học nông nghiệp và vấn ñề hiệu ứng hệ thống của

hệ thống cây trồng Tuy nhiên, tất cả nghiên cứu trên ñều nhằm mục ñích

sử dụng có hiệu quả ñất ñai và nâng cao năng suất cây trồng Như vậy, ñặc

ựiểm chung nhất của HTCT là bao gồm nhiều hệ thống trồng trọt, chăn nuôi, chế biến tiếp thị, quản lý kinh tế, ựược bố trắ một cách có hệ thống,

ổn ựịnh, phù hợp với mục tiêu của từng nông trại hay tiểu vùng nông nghiệp (Nguyễn Duy Tắnh,1995, [27]) Hệ thống là một tổng thể có trật tự của các yếu tố khác nhau có quan hệ và tác ựộng qua lại với nhau Một hệ thống có thể xác ựịnh như một tập hợp các ựối tượng hoặc các thuộc tắnh ựược liên kết với nhau bởi nhiều mối tương tác tạo thành một chỉnh thể và nhờ ựó có ựặc tắnh mới gọi là tắnh trội (emergence) Do vậy, hệ thống không phải là một phép cộng ựơn giản giữa các phần tử mà là sự liên kết hữu cơ tác ựộng qua lại giữa các phần tử Mỗi hệ thống bao gồm nhiều hệ thống nhỏ hợp thành và nhiều hệ thống nhỏ là bộ phận cấu thành hệ thống lớn hơn Sự hoạt ựộng của hệ thống gắn chặt với môi trường hệ thống (Cao Liêm và CS, 1995)[18]

2.1.1.4 Hệ thống cây trồng (HTCTr)

Hệ thống cây trồng là thành phần các giống và loại cây ựược bố trắ trong không gian và thời gian của một vùng sinh thái nông nghiệp, nhằm tận dụng hợp lý các tài nguyên kinh tế - xã hội (đào Thế Tuấn 1984) HTCTr là các hình thức ựa canh bao gồm: Trồng xen, trồng gối, trồng luân canh,

HTCTr là hoạt ựộng sản xuất cây trồng trong nông trại, bao gồm tất cả các hợp phần cần có ựể sản xuất một tổ hợp các cây trồng và mối quan hệ giữa chúng với môi trường Các hợp phần này bao gồm tất cả các yếu tố vật lý và sinh học cũng như kỹ thuật, lao ựộng và quản lý (Zand stra,1981) (dẫn theo Phạm Chắ Thành và CS, 1996)[24]

Theo IRRI, 1989, hệ thống cây trồng (HTCTr) là hình thức tập hợp của một tổ hợp ựặc thù các tài nguyên trong nông trại ở một môi trường nhất ựịnh, bằng những công nghệ sản xuất ra sản phẩm nông nghiệp sơ cấp định nghĩa này không bao gồm hoạt ựộng chế biến, nó vượt quá hình thức

phổ biến ở các nông trại cho các sản phẩm chăn nuôi và trồng trọt riêng biệt, nhưng nó bao gồm những nguồn lực của nông trại ựược sử dụng cho việc tiếp thị những sản phẩm ựó HTCTr là tập hợp các ựơn vị có chức năng riêng biệt,

ựó là hoạt ựộng trồng trọt, chăn nuôi và tiếp thị Các ựơn vị ựó có mối quan hệ qua lại với nhau vì cùng dùng chung những nguồn lực nhận từ môi trường, khái niệm này ựược dùng ựể hiểu HTCTr vượt khỏi ranh giới cụ thể của từng nông trại (dẫn theo Nguyễn Duy Tắnh, 1995) [27]

Theo đào Châu Thu, 2005 thì các nghiên cứu trong việc hoàn thiện hệ thống canh tác, hệ thống cây trồng cần dùng phương pháp phân tắch hệ thống ựể tìm ra ựiểm hẹp hay chỗ thắt lại của hệ thống đó là chỗ có ảnh hưởng không tốt ựến hoạt ựộng của hệ thống cần ựược tác ựộng sửa chữa, khai thông ựể hệ thống hoàn thiện hơn, có hiệu quả kinh tế cao hơn để xây dựng một hệ thống cây trồng phù hợp, có hiệu quả kinh tế cao và bền vững Như vậy, một hệ thống cây trồng ựược coi là hợp lý nếu ựáp ứng ựược các yêu cầu sau:

- Thúc ựẩy phát triển chăn nuôi và các ngành nghề phụ khác

để ựáp ứng nhu cầu nhiều mặt ngày càng tăng của con người ựòi hỏi ngành nông nghiệp phải sản xuất ra ngày càng nhiều lương thực, thực phẩm

và nguyên liệu cho công nghiệp chế biến nông sản hàng hoá; ựồng thời tạo ra

cơ sở hạ tầng kỹ thuật cho sản xuất nông nghiệp hàng hoá phát triển Với những thành tựu của khoa học nông nghiệp, các hộ nông dân, các cơ sở sản

xuất ựã tập trung sản xuất những cây trồng có khả năng thắch nghi cao với ựiều kiện sinh thái và có lợi thế so sánh hơn các vùng khác trên thị trường, hình thành hệ thống cây trồng ngày càng có hiệu quả kinh tế cao Nhiều vùng sinh thái nông nghiệp có những tài nguyên tiềm ẩn to lớn, dưới ánh sáng của khoa học kỹ thuật, thực hiện việc chuyển ựổi cơ cấu cây trồng hình thành nên những vùng chuyên canh tập trung mang tắnh hàng hoá cao, ựem lại hiệu quả kinh tế trong sản xuất nông nghiệp Sử dụng một cách hợp lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, kinh tế xã hội, gắn lợi ắch trước mắt với hiệu quả lâu dài, bền vững, gắn lợi ắch kinh tế với bảo vệ môi trường và cải tạo môi trường sinh thái (Nguyễn Duy Tắnh, 1995) [27], (đào Thế Tuấn, 1997) [30]

HTNN, HTCTr, HTTT có mối quan hệ rất mật thiết với nhau [24]

Sơ ựồ 2 1: Các thành phần của hệ thống nông nghiệp

Như vậy, HTNN không thể tách rời HTTT Mối quan hệ giữa HTNN

và HTTT rất mật thiết, HTTT là trung tâm của HTNN và xu hướng phát

Năng suất chất lượng

Môi trường

ựiều kiện tự

nhiên kinh

đầu vào

triển của HTTT có tính chất quyết ñịnh ñến xu hướng phát triển của HTNN Nghiên cứu HTTT nhằm bố trí, cải thiện lại các thành tố trong hệ thống hoặc chuyển ñổi chúng làm tăng hệ số sử dụng ñất, sử dụng có hiệu quả tiềm năng ñất ñai và lợi thế của từng vùng sinh thái nông nghiệp, sử dụng hiệu quả tiền vốn, lao ñộng và kỹ thuật , ñể nâng cao năng suất, giá trị sản phẩm

2.1.2 Cơ sở khoa học của xác ñịnh hệ thống cây trồng

2.1.2.1 Khái niệm về cơ cấu cây trồng

Hệ thống cây trồng là thành phần, tỷ lệ các loại và giống cây trồng ñược bố trí theo không gian và thời gian trong một hệ thống sinh thái nông nghiệp, nhằm tận dụng hợp lý nhất nguồn lợi tự nhiên, kinh tế xã hội của nó

Bố trí cây trồng hợp lý là biện pháp kỹ thuật tổng hợp nhằm sắp xếp lại các hoạt ñộng của hệ sinh thái khi nó lợi dụng tốt nhất ñiều kiện khí hậu nhưng lại

né tránh ñược thiên tai Lợi dụng ñặc tính sinh học của cây trồng, tránh sâu bệnh

và cỏ dại, ñảm bảo sản lượng cao và tỷ lệ hàng hoá lớn

Theo Phạm Chí Thành và cộng sự, 1996 [24] cơ cấu cây trồng có 5 ñặc trưng:

- Cơ cấu cây trồng mang tính khách quan;

- Cơ cấu cây trồng phải ñảm bảo các mối quan hệ cân ñối và ñồng bộ giữa các bộ phận trong một tổng thể;

- Cơ cấu cây trồng bao giờ cũng là sản phẩm của một giai ñoạn lịch sử nhất ñịnh;

- Cơ cấu cây trồng không ngừng vận ñộng, biến ñổi và phát triển;

- Chuyển dịch cơ cấu cây trồng là quá trình không sẵn có một cơ cấu kinh tế hoàn thiện

Việc xác ñịnh hệ thống cây trồng cho một vùng, một khu vực sản xuất nhằm ñảm bảo hiệu quả kinh tế, ngoài ra còn phải giải quyết tốt mối quan

hệ giữa cây trồng và ñiều kiện khí hậu, ñất ñai, quần thể sinh vật, tập quán

canh tác, phương hướng sản xuất của vùng Phương hướng sản xuất quyết ựịnh cơ cấu cây trồng, ngược lại cơ cấu cây trồng là cơ sở hợp lý nhất ựể xác ựịnh phương hướng sản xuất của khu vực ựó Vì vậy, bố trắ hệ thống cây trồng có cơ sở khoa học sẽ có ý nghĩa quan trọng giúp các nhà quản lý

có cơ sở ựể xác ựịnh phương hướng sản xuất một cách ựứng ựắn (đào Thế Tuấn, 1984) [30]

2.1.2.2 Mối quan hệ giữa môi trường với hệ thống cây trồng

* Khắ hậu và hệ thống cây trồng

Khắ hậu là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá Khác với các nguồn tài nguyên không có khả năng phục hồi như khoáng sản, dầu mỏ thậm chắ nếu ựược khai thác và sử dụng hợp lý khắ hậu sẽ không bao giờ cạn kiệt mà còn có thể ựược cải thiện tốt hơn

Khắ hậu cung cấp năng lượng chủ yếu cho quá trình tạo chất hữu cơ ựể tạo năng suất cây trồng Hệ thống cây trồng tận dụng cao nhất ựiều kiện khắ hậu sẽ cho tổng sản phẩm và giá trị kinh tế cao nhất Vì thế, có thể nói khắ hậu

là yếu tố quan trọng nhất của việc xác ựịnh hệ thống cây trồng Bên cạnh ựó, khắ hậu cũng gây ra những hiện tượng bất lợi như bão, lụt, úng Hệ thống cây trồng hợp lý là phải tránh ựược những tác hại của ựiều kiện bất lợi ựó Trong ựó, yếu tố khắ hậu tác ựộng mạnh mẽ nhất ựến cây trồng và hệ thống cây trồng là nhiệt ựộ và ẩm ựộ

- Nhiệt ựộ và hệ thống cây trồng:

Khi chọn loại cây trồng, giống cây trồng hoặc bố trắ thời vụ cây trồng cần phải căn cứ vào diễn biến nhiệt ựộ cụ thể ở từng vùng ựể lợi dụng tốt nhất ựiều kiện nhiệt ựộ thắch hợp, tránh nhiệt ựộ cao hoặc thấp, ựặc biệt thời kỳ ra hoa kết quả

Viện sĩ đào Thế Tuấn, 1984 chia cây trồng thành 3 loại: cây ưa nóng

là những cây sinh trưởng, phát triển, ra hoa kết quả tốt ở nhiệt ựộ trên 200C như lạc, lúa, ựay, Cây ưa lạnh là những cây sinh trưởng, phát triển, ra hoa

kết quả tốt ở nhiệt ñộ dưới 200C như khoai tây, su hào, cải bắp Cây trung gian là những cây yêu cầu nhiệt ñộ xung quanh 200C ñể cây sinh trưởng, phát triển, ra hoa kết quả tốt (Dẫn theo Lý Nhạc và CS) [20]

- Ánh sáng và hệ thống cây trồng:

Ánh sáng cung cấp năng lượng cho quá trình quang hợp tổng hợp chất hữu cơ, năng suất cây trồng và sản lượng thu hoạch Trong hệ thống cây trồng

ñể tận dụng nguồn ánh sáng và cường ñộ ánh sáng trong các vùng cần tăng vụ

ñể cây trồng quang hợp quanh năm

Ánh sáng giai ñoạn cuối của chu kỳ sinh trưởng quyết ñịnh năng suất cây trồng

- Lượng mưa và hệ thống cây trồng: Nước trời cung cấp phần lớn lượng nước cần của cây, ñặc biệt với những vùng khô hạn, cây sống chủ yếu bằng nước trời Mưa còn ảnh hưởng ñến hệ thống canh tác như làm ñất, bón phân, thu hoạch Vì vậy phải xây dựng hệ thống cây trồng với mục ñích:

+ Tận dụng lượng nước mưa

+ Tăng cường dự trữ nước mưa vào ñất

+ Bố trí loại cây trồng, giống cây trồng chịu ñược ñiều kiện không thuận lợi về nước mưa như cây chống chịu hạn trong mùa khô, cây chống chịu úng trong mùa mưa

- ðộ ẩm không khí và hệ thống cây trồng:

ðộ ẩm có liên quan ñến sinh trưởng và năng suất cây trồng, ñộ ẩm quá cao sự thoát hơi nước của cây trồng khó khăn, ñộ mở của khí khổng thu hẹp lại, lượng CO2 xâm nhập vào cây giảm xuống dẫn ñến làm giảm cường ñộ, giảm chất khô tích lũy, do ñó giảm năng suất cây trồng ðộ ẩm không khí cao còn tạo ñiều kiện thuận lợi cho nhiều nấm bệnh và sâu hại phát triển ðộ ẩm không khí thấp trong thời kỳ chín làm tăng phẩm chất sản phẩm như mía, thuốc lá, cây lấy sợi, cây ăn quả Ngược lại một số cây trồng thích hợp với ñộ

ẩm không khí cao như cải bắp, su hào, xà lách,… là những loại rau hoặc cây

thu hoạch sản phẩm chất xanh, nhu cầu nước cao và nếu lượng nước trong sản phẩm giảm thì phẩm chất giảm [14]

Căn cứ vào diễn biến ựộ ẩm trong năm, tác giả Bùi Huy đáp (1996) [8] ựã nghiên cứu và phân loại cây trồng phắa Bắc thành 2 loại:

+ Loại nửa ựầu ựông - các cây trồng thắch hợp với ựộ ẩm không khắ thấp như khoai tây, cà chua, tỏi, ựậu tương

+ Loại nửa cuối ựông - các cây trồng thắch hợp với ựộ ẩm không khắ cao như cải bắp, su hào, rau xanh các loại

* đất ựai và hệ thống cây trồng

đất ựai là nguồn lợi tự nhiên cung cấp năng lượng và vật chất cho cây trồng

và con người, ựất ựai là tư liệu sản xuất ựặc biệt trong sản xuất nông nghiệp đất và khắ hậu hợp thành phức hệ tác ựộng vào cây trồng Do vậy, cần phải nắm ựược ựặc ựiểm mối quan hệ giữa cây trồng và ựất thì mới xác ựịnh ựược

hệ thống cây trồng và cơ cấu cây trồng hợp lý

- địa hình là yếu tố phức tạp ảnh hưởng ựến nhiều yếu tố khác như ựặc ựiểm khắ hậu thời tiết

Vùng ựồng bằng ựịa hình ảnh hưởng ựến chế ựộ nước của ựất và tuỳ theo chế

ựộ nước mà bố trắ loại cây trồng hoặc giống cây trồng cho thắch hợp

Vùng ựất dốc thì ựộ dốc và hướng dốc là yếu tố quan trọng, chúng có quan hệ với chế ựộ nước và xói mòn ựất Vì vậy, vùng ựất dốc phải xây dựng

hệ thống cây trồng chống ựược xói mòn, bảo vệ ựất

- Thành phần cơ giới ựất: thành phần cơ giới ựất ảnh hưởng ựến chế ựộ nước, chế ựộ không khắ, nhiệt và dinh dưỡng trong ựất đất nhẹ thoáng khắ, dễ thoát nước nhưng giữ nước kém, dinh dưỡng thấp đất nhẹ dễ làm ựất, phù hợp với cây trồng cạn ựặc biệt cây có củ như khoai lang, khoai tây, sắn, đất có thành phần cơ giới nặng thoát nước chậm, hay bị úng, yếm khắ nhưng hàm lượng dinh dưỡng cao Một số cây trồng thắch hợp với loại ựất này như lúa, bắ, mướp

- độ chua và ựộ mặn: ựộ chua mặn của ựất ảnh hưởng rất mạnh ựến sinh

trưởng phát triển của cây ða số các loại cây thích hợp ñất trung tính, ít hoặc không mặn Năng suất ngô giảm 50% khi trồng trên ñất có pHkcl = 4,4 với ñộ

no nhôm 2,5 lñl/100g ñất Còn với ñậu tương năng suất cũng giảm 50% khi trồng trên ñất có pH = 5 với ñộ no nhôm 0,5 lñl/100g ñất Một số cây trồng hoặc giống cây trồng có thể chịu ñược ñất chua, chua mặn hoặc mặn

- ðộ phì của ñất: ñộ phì của ñất càng cao thì năng suất cây trồng càng cao, song cũng có loại cây hoặc giống cây có thể gieo trồng trên ñất xấu

* Cây trồng và hệ thống cây trồng

Cây trồng là thành phần chủ yếu của hệ thống cây trồng Việc xây dựng

hệ thống cây trồng hợp lý là chọn loại cây và giống cây trồng ñể lợi dụng tốt nhất các ñiều kiện khí hậu, ñất ñai, kinh tế - xã hội Việc tìm ra các giống cây trồng thích hợp có năng suất cao, có giá trị lớn chính là trực tiếp làm tăng tính hợp lý của hệ thống cây trồng Với các tiến bộ khoa học kỹ thuật chọn tạo và nhập nội giống như hiện nay giúp chúng ta có những bộ cây giống, cây trồng quý với các ñặc tính như năng suất cao, chất lượng tốt, phạm vi thích ứng rộng, chống chịu ñược nhiều loại sâu bệnh

Với cây trồng con người có thể thay ñổi, song phải trên cơ sở hiểu biết cây trồng về ñặc ñiểm sinh học, yêu cầu của cây trồng, khả năng thích ứng và khả năng chống chịu của chúng

* Quần thể sinh vật và hệ thống cây trồng

Trong hệ sinh thái nông nghiệp ngoài thành phần chính là cây trồng còn có các thành phần khác như cỏ dại, sâu bệnh, các vi sinh vật, các ñộng vật các thành phần chính này cùng với cây trồng tạo nên một quần thể sinh vật, chúng chi phối sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng

Theo các tác giả Lý Nhạc, Phùng ðăng Chinh, Dương Hữu Tuyền (1987) [20] thì khi xây dựng hệ thống cây trồng cần chú ý ñến các mối quan

hệ theo nguyên tắc:

- Lợi dụng mối quan hệ tốt giữa các sinh vật với cây trồng

- Khắc phục, phòng tránh hoặc tiêu diệt mầm mống tác hại ñối với cây trồng do các vi sinh vật gây nên

Trong quần thể cây trồng, quần thể chủ ñạo của hệ thống cây trồng có những ñặc ñiểm chủ yếu sau:

- Mật ñộ của quần thể do con người quy ñịnh trước từ lúc gieo trồng

- Sự sinh sản, tử vong và phát tán không xảy ra một cách tự phát mà chịu sự ñiều khiển của con người

- Sự phân bố không gian tương ñối ñồng ñều do con người ñiều khiển

- ðộ tuổi của quần thể cũng ñồng ñều vì có sự tác ñộng của con người Trong hệ thống cây trồng cũng xảy ra sự cạnh tranh cùng loài hoặc khác loài Khi gieo trồng một loại cây trồng thì vấn ñề cạnh tranh cùng loài rất quan trọng Cần xác ñịnh mật ñộ gieo trồng và các biện pháp ñiều chỉnh quần thể ñể giảm sự cạnh tranh trong loài Sự cạnh tranh khác loài cũng xảy

ra khi ta trồng xen hoặc giữa cây trồng với cỏ dại Vì vậy, khi xây dựng hệ thống cây trồng cần chú ý các vấn ñề sau:

- Xác ñịnh thành phần cây trồng và giống cây trồng thích hợp với ñiều kiện cụ thể của cơ sở sản xuất

- Bố trí cây trồng theo thời vụ tốt cũng tránh tác hại của cỏ dại, sâu, bệnh Dịch sâu bệnh hại phát triển theo lứa và theo mùa, tác hại của chúng xảy

ra nghiêm trọng trong thời kỳ sinh trưởng, phát triển nhất ñịnh của cây trồng Do vậy xác ñịnh thời vụ tốt cũng có khả năng né tránh ñược tác hại của sâu bệnh

* Phương thức canh tác và hệ thống cây trồng

Các biện pháp kỹ thuật như làm ñất, tưới nước, bón phân, chăm sóc, cải tạo ñất, trừ cỏ dại và sâu bệnh, chọn tạo ra giống cây trồng cho năng suất cao, luân canh thời vụ gieo trồng ñều ñược coi là liên quan chặt chẽ ñến hệ thống cây trồng

Luân canh là biện pháp kỹ thuật nông nghiệp hoàn chỉnh có tổ chức

ñể hoàn thành mục tiêu sản xuất nông nghiệp ở một vùng, tiểu vùng, khu

vực nhất ựịnh dựa trên cơ sở lợi dụng tốt nhất các ựiều kiện tự nhiên và xã hội của vùng ựó Các chế ựộ canh tác khác nhau như thuỷ lợi, phân bón, nước, ựất, thuốc bảo vệ thực vật ựều căn cứ vào loại giống cây trồng, trình tự luân phiên cây trồng trong hệ thống luân canh là cần xác ựịnh ựúng chỗ ựứng và khả năng thắch nghi của các loại cây trồng

Mối quan hệ giữa các loại cây trồng trong luân canh là quan hệ cây trồng trước với cây trồng sau và ảnh hưởng của chúng trong một cơ cấu cây trồng ở vùng, tiểu vùng sinh thái điều ựó cho thấy trong việc bố trắ cơ cấu cây trồng, việc xác ựịnh cây trồng trước và sau rất quan trọng, vừa ựáp ứng ựược mức ựộ sản xuất vừa lợi dụng các ựiều kiện tốt của tự nhiên giúp cho cây trồng hoàn chỉnh hơn trong hệ thống luân canh

Cây trồng ở mỗi vùng có khả năng thắch nghi dần với ựiều kiện ngoại cảnh và thường xuyên bị chi phối bởi các quy luật tự nhiên điều kiện tự nhiên của từng tiểu vùng sinh thái ựều có những nét ựặc thù, do ựó khi ựưa ra một loại cây trồng mới vào ựể thay ựổi cơ cấu cây trồng và cải tiến hệ thống cây trồng cần phải chú ý ựến tắnh chất này

Như vậy, theo quan ựiểm sinh thái học, không có loại cây trồng nào có khả năng sử dụng hết tài nguyên thiên nhiên ở một vùng nông nghiệp đó là nhận thức khoa học rất cơ bản khi ựánh giá về tiềm năng của từng vùng và ngày càng ựược nhiều nhà khoa học nông nghiệp ựi sâu nghiên cứu về hệ thống cây trồng Một trong những biện pháp kinh tế kỹ thuật nhằm tận dụng các nguồn lợi tự nhiên và kinh tế, xã hội là bố trắ hệ thống cây trồng hợp lý cho một vùng hay một ựơn vị sản xuất nông nghiệp (Petrop, 1984; đào Thế Tuấn, 1984) [47], [30]

2.1.3 Quan ựiểm phát triển hệ thống nông nghiệp

Theo Phạm Bình Quyền, Phạm Chắ Thành, Trần đức Viên, (1992) [19] trong phát triển nông nghiệp, phải coi nông nghiệp là một hệ thống ựể tác ựộng vào nó một cách ựồng bộ tắch cực, phải xem nông nghiệp là sự

đan xen kết hợp giữa ba lĩnh vực: khoa học sinh học; kinh tế - xã hội và cây trồng, vật nuơi Phải xác định vùng nghiên cứu cĩ mơi trường tự nhiên; kinh tế xã hội như thế nào?, những điều kiện của vùng như đất đai, lao động, vốn, đầu tư, kinh nghiệm quản lý và những định hướng phát triển kinh tế trong những năm trước mắt và lâu dài như thế nào?

Cĩ nhiều cách nghiên cứu, tiếp cận để phân tích hệ thống, nhưng theo Phạm Chí Thành và CS (1996) [24] phân tích; phương pháp tiếp cận

hệ thống cĩ 3 đặc điểm đĩ là:

(1) Tiếp cận từ "dưới lên" là quan điểm quan trọng nhất, hiện nay trong khoa học nơng nghiệp áp dụng phương pháp tiếp cận ''trên xuống'' Tiếp cận từ dưới lên dùng phương pháp xem xét hệ thống nơng nghiệp cĩ những điểm hạn chế nào (điểm thắt), rồi tìm cách can thiệp giải quyết các hạn chế đĩ Phương pháp tiếp cận từ dưới lên thường cĩ 3 giai đoạn nghiên cứu: chẩn đốn; thiết kế thử nghiệm và triển khai Tiếp cận từ dưới lên rất quan tâm đến việc tìm hiểu logic của người nơng dân ''là một nhà tư sản bĩc lột sức lao động của mình và tài nguyên sẵn cĩ'', nếu khơng hiểu logic

ra quyết định của người nơng dân thì khơng thể đề xuất các biện pháp kỹ thuật mà người nơng dân cĩ thể tiếp thu

(2) Coi trọng mối quan hệ xã hội như các nhân tố hệ thống Trong thực

tế nơng dân khơng áp dụng các kỹ thuật mới là do họ gặp phải cản trở về kinh tế - xã hội, nếu khơng thay đổi được các nhân tố này thì khơng giải quyết được vấn đề Trong giai đoạn chẩn đốn việc phân tích kiểu nơng hộ

là một khâu quan trọng trong quá trình nghiên cứu

(3) Coi trọng phân tích động thái của sự phát triển và phương pháp hệ thống nơng nghiệp là phương pháp rất chú ý tới nghiên cứu động thái HTNN trong lịch sử và qua đĩ sẽ xác định được phát triển của hệ thống trong tương lai, đồng thời giúp cho việc giải quyết các cản trở sao cho phù hợp với những phát triển đĩ

Mazoyer, 1993, [44] cho rằng lịch sử phát triển nông nghiệp của thế giới ựã trải qua 5 thời kỳ, ựó là:

+ Nông nghiệp du canh, du cư;

+ Nông nghiệp ựịnh canh;

+ Nông nghiệp hỗn hợp;

+ Nông nghiệp chuyên môn hóa;

+ Nông nghiệp theo kiểu chuyên nghiệp

Nền nông nghiệp hịên nay ở Việt Nam nói chung và khu vực miền Bắc nói riêng ựang ở dạng nông nghiệp hỗn hợp, một số khu vực vẫn ở trong tình trạng du canh Tuy nhiên, trong hệ thống trồng trọt có vùng ựã ựịnh hướng chuyên canh rõ rệt như vùng cây công nghiệp, cây ăn quả tập trung Song, nông dân ở những vùng này chưa có tắnh chuyên môn hoá cao

và quy mô còn nhỏ, một số nơi hình thành vùng sản xuất hàng hoá tập trung nhưng vẫn là nền nông nghiệp hỗn hợp theo hướng ựa canh hoá, ựa dạng hoá sản phẩm nông nghiệp vật nuôi

Theo Phạm Chắ Thành, đào Châu Thu, Trần đức Viên, Phạm Tiến Dũng (1996) [24], xác ựịnh và phân tắch hệ thống canh tác là một nội dung chắnh của nghiên cứu hệ thống canh tác, hiện nay ựang tồn tại hai quan ựiểm về phát triển hệ thống nông nghiệp

(1) Phát triển nông nghiệp theo quan ựiểm sinh thái, có nghĩa là ựặt cây trồng, vật nuôi ựúng vị trắ của nó trong môi trường (tự nhiên, kinh tế -

xã hội), sao cho ựạt năng suất cao, phát triển ổn ựịnh, bảo vệ môi trường (2) Phát triển nông nghiệp theo quan ựiểm kinh tế thị trường, nghĩa là nông dân tự do kinh doanh, họ lấy lợi ắch kinh tế là mục tiêu chắnh, họ chỉ sản xuất những gì mà khách hàng cần, họ cạnh tranh trong sản xuất và tiền

tệ hoá trong quá trình sản xuất

Cả hai xu hướng phát triển trên ựều có những ưu và khuyết ựiểm riêng Tuy nhiên, trong phát triển nông nghiệp cần kết hợp hài hoà giữa phát triển

nông nghiệp theo kinh tế thị trường và nông nghiệp sinh thái

Khi xem xét về nguyên tắc của nông nghiệp sinh thái, các tác giả như Cao Liêm, Phạm Văn Phê, Nguyễn Thị Lan (1995) [18] cho rằng nông nghiệp sinh thái không phá vỡ môi trường, ựảm bảo năng suất ổn ựịnh, khả năng thực thi, không phụ thuộc vào bên ngoài và ắt phụ thuộc vào hàng ngoại nhập Nội dung của nông nghiệp sinh thái là: (1) Tắnh ựa dạng sinh học bao gồm nhiều loại cây, luân canh, xen canh, lai tạo giống mới, trồng trọt theo phương thức nông lâm kết hợp, bảo tồn và giữ gìn các giống cây trồng và vật nuôi (2) Nuôi dưỡng cho ựất sống bằng cách thường xuyên bón phân hữu cơ cho ựất, che phủ mặt ựất ựể chống xói mòn, rửa trôi, khử các yếu tố gây hại cho ựất (3) Bảo ựảm tái sinh học ựất bao gồm việc cung cấp trở lại lượng phân hữu cơ cho ựất

2.1.4 Lý thuyết của một số mô hình phát triển nông nghiệp

Nghiên cứu phát triển nông nghiệp thế giới ựã ựưa ra những lý thuyết khác nhau ở mỗi giai ựoạn Các thuyết này ựã ựịnh hướng cho sự phát triển của nông nghiệp thế giới ở các giai ựoạn ựó Tuy nhiên, mỗi quốc gia ựi theo hướng khác nhau, bằng con ựường khác nhau Theo đào Thế Tuấn (1984) [30], các nước ựang phát triển muốn ựưa nông nghiệp phát triển với khả năng tăng trưởng từ 1% năm lên 4% năm phải áp dụng một trong các thuyết sau ựây ựể giải thắch quá trình phát triển:

(1) Thuyết mô hình bảo vệ: thuyết này cho rằng sở dĩ nông nghiệp bị thoái hoá là do ựộ màu mỡ bị giảm dần và ựất bị kiệt quệ Muốn tăng năng suất phải phục hồi và bảo vệ ựộ màu mỡ của ựất bằng cách luân canh cây trồng, bón phân hữu cơ và phân hoá học;

(2) Thuyết mô hình thúc ựẩy của thành thị công nghiệp: thuyết này chủ trương cho rằng nông nghiệp chỉ phát triển mạnh các vùng quanh và gần thành thị, nguyên nhân chắnh là do thành thị cung cấp vật tư nông nghiệp

và là thị trường thúc ựẩy sự phát triển nông nghiệp;

(3) Mô hình khuếch tán: thuyết này cho rằng kỹ thuật tiên tiến và phương pháp quản lý trong nông nghiệp phổ biến dần từ nông dân này sang nông dân khác, từ vùng này sang vùng khác như các giống cây trồng và các loài gia súc tốt Do vậy, chỉ ñẩy mạnh phổ biến kỹ thuật và thúc ñẩy kinh tế

là thúc ñẩy ñược sự phát triển nông nghiệp;

(4) Thuyết mô hình ñầu tư và hiệu quả cao: thuyết này cho rằng nông dân cổ truyền sở dĩ không tiếp thu ñược kỹ thuật mới vì thiếu các ñầu tư có hiệu quả Tình trạng này ñược thay ñổi từ khi xuất hiện các giống lúa mì, lúa và ngô có năng suất cao do các trung tâm nghiên cứu quốc tế tạo ra Các giống này phản ứng mạnh với phân bón, thuốc trừ sâu, cải tạo ñất nên mang lại hiệu quả cao cho người nông dân, thúc ñẩy nông nghiệp phát triển nhanh, tạo nên “cuộc cách mạng xanh”;

(5) Thuyết mô hình phát triển bị kích thích: theo thuyết này sự thay ñổi giá cả trên thị trường kích thích cải tiến kỹ thuật và tạo nên sự phát triển Việc phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững hiện nay không chỉ

áp dụng một mô hình theo các thuyết kể trên mà phải kết hợp hài hoà lý thuyết của 5 mô hình phát triển So sánh ñịnh hướng phát triển nông nghiệp qua các giai ñoạn của Việt Nam với các thuyết trên thì thấy rằng: Việt Nam

là nước ñang phát triển, quá trình phát triển nông nghiệp hội tụ cả 5 thuyết

mô hình phát triển nông nghiệp Nền nông nghiệp Việt Nam ñang chuyển sang sản xuất hàng hoá, tìm kiếm thị trường, thu hút ñầu tư cải tiến kỹ thuật công nghệ, ñặc biệt là công nghệ chế biến Bài học về phát triển nông nghiệp trong thời gian qua cho thấy việc tìm thị trường ñầu ra (nội ñịa hay xuất khẩu) cho các mặt hàng nông sản quyết ñịnh ñến ñầu tư và sự phát triển của các ñối tượng này

2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước

2.2.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Từ thế kỷ thứ VIII ñến thế kỷ XVIII, trong suốt 1000 năm chế ñộ

luân canh phổ biến trong nông nghiệp châu Âu là chế ựộ luân canh 3 khu

và luân chuyển trong 3 năm, với hệ thống canh tác: Ngũ cốc - ngũ cốc và

bỏ hoá Năng suất ngũ cốc trong suốt thời kỳ này chỉ ựạt 5 - 6 tạ/ha và ựến thế kỷ thứ XVIII năng suất chỉ ựạt 7 - 8 tạ/ha Sau khi tìm ra châu Mỹ, một

số cây trồng ựược di thực từ châu Mỹ vào châu Âu như khoai tây, ngô cùng với việc phát triển một số cây họ ựậu ựã tạo ựiều kiện cho việc hình thành hệ canh tác mới đó là chế ựộ luân canh 4 vụ, 4 năm Chế ựộ luân canh này ựánh dấu một bước ngoặt lịch sử trong quá trình phát triển nông nghiệp của châu Âu, năng suất ngũ cốc tăng gấp 2 lần so với chế ựộ luân canh cũ và sản lượng lương thực, thực phẩm trên một ha canh tác tăng gấp

4 lần (do cây có củ, cây có quả ựược ựưa thêm vào hệ thống cây trồng) Chế ựộ luân canh mới bắt ựầu ựược áp dụng rộng rãi và ựem lại nhiều thắng lợi ở nước Anh và sau ựó lan rộng ra các nước Bỉ, Hà Lan, đức, Pháp và các nước Tây Âu (dẫn theo Lý Nhạc và CS, 1987) [19], (Bùi Huy đáp 1996) [8].Trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp, loài người ựã chọn ra những giống cây trồng phù hợp cho từng vùng sinh thái khác nhau Lịch sử phát triển nông nghiệp Thế giới cũng ựã chỉ rõ việc chuyển biến mọi nền sản xuất nông nghiệp từ trình ựộ tự cấp, tự túc sang trình ựộ có tắnh chất hàng hoá gắn liền với những biến ựổi sâu sắc trong cơ cấu cây trồng

Từ cuối thế kỷ 18 ựầu thế kỷ 19, cuộc cách mạng hệ thống cây trồng bắt ựầu ở một số nước Tây Âu, chế ựộ ựộc canh trong sản xuất nông nghiệp ựược thay thế bằng các chế ựộ luân canh cây ngũ cốc và ựồng cỏ, ựồng thời

sử dụng các loại cây họ ựậu làm thức ăn gia súc kết hợp với nông cụ cải tiến

và phân bón ựã thực sự nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp (Phạm Chắ Thành, 1996 và CS) [24] Các chế ựộ luân canh này ựánh dấu một bước ngoặt trong quá trình phát triển nông nghiệp ở châu Âu Theo chế ựộ luân canh này,

hệ thống cây trồng gồm một số cây chăm sóc giữa hàng khoai tây, cây lấy củ, ngũ cốc, cỏ 3 lá và ngũ cốc mùa hè Chế ựộ luân canh này cũng ựồng thời với

việc tăng cường các biện pháp kỹ thuật như làm ựất, bón phân Chắnh vì vậy năng suất ngũ cốc ựược tăng lên gấp 2 lần so với chế ựộ luân canh cũ và sản phẩm lương thực, thực phẩm ựược tăng lên gấp 4 lần trên cùng một hecta ựất canh tác (như các loại cây có củ, quả ựược ựưa thêm vào hệ thống cây trồng và năng suất của chắnh cây ngũ cốc cũng ựược tăng lên) Chế ựộ luân canh mới này

ựã tạo ra những ựiểm ựột phá thắng lợi ở Anh, Bỉ, Hà Lan, Pháp và tiếp theo là các nước châu Âu khác (dẫn theo Bùi Huy đáp 1996) [7]

Tại đài Loan ựể nâng cao hiệu quả sử dụng ựất, người ta ựã nghiên cứu ra giống cây hoa mầu chịu bóng ựể trồng xen với cây mắa và giống cây chịu hạn trồng mùa khô sau khi thu hoạch lúa mùa

Ở Thái Lan, bằng việc chuyển vụ lúa xuân sang trồng ựậu tương trong hệ thống lúa xuân - lúa mùa hiệu quả thấp do ựộc canh và thiếu nước tưới ựã làm tăng hiệu quả kinh tế lên gấp ựôi, ựồng thời ựộ phì cũng ựược tăng lên (Dẫn theo Nguyễn Hữu Tề, 2003) [26] Mô hình sử dụng hợp lý ựất dốc ựã trồng cây họ ựậu thành băng theo ựường ựồng mức ựể chống xói mòn Hệ thống cây trồng xen cây họ ựậu với cây lương thực trên ựất dốc làm tăng năng suất cây trồng, ựất ựược cải tạo nhờ ựược tăng cường thêm chất hữu cơ tại chỗ và tăng nguồn vi sinh vật có ắch trong ựất Mô hình canh tác hỗn hợp ở vùng trũng bao gồm cả trồng trọt, chăn nuôi, nghề cá, nghề phụ ựã làm ựa dạng hoá nguồn thu nhập đó là cách tốt nhất giúp người nghèo tránh ựược rủi ro, tăng nguồn thu tiền mặt hàng ngày nên mô hình lúa - cá - gia cầm - rau ựược gọi là ngân hàng sống (Living bank) của nhân dân sản xuất nhỏ (theo Janet) (Dẫn theo Trần đức Viên, 1998) [37]

Theo tài liệu của Trung tâm Môi trường và Phát triển bền vững (1999), hiện nay có khoảng 25% diện tắch ựất canh tác trên thế giới ựang bị

sa mạc hoá, mỗi năm có 8,5 triệu ha ựất bị mất do xói mòn

đặc biệt việc sử dụng nhiều phân ựạm vô cơ trong sản xuất nông nghiệp ựã làm cho hàm lượng NO-3 tăng lên ựáng kể, làm ô nhiễm nguồn

nước ngầm và chất lượng nông sản phẩm

Theo tài liệu của FAO (1992), [45], trên thế giới hàng năm có khoảng 15% ñất bị suy thoái vì các lý do nhân tạo, trong ñó suy thoái vì xói mòn

do nước chiếm 55,7%, do gió 28%, mất dinh dưỡng do rửa trôi 12,2% ở

Mỹ mỗi năm ñất bị mất khoảng 18 tỷ USD chất dinh dưỡng do bị rửa trôi, xói mòn, tương ñương 22 triệu tấn ñất bị mất hàng năm

Trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp lâu dài, loài người ñã lựa chọn

ra nhiều giống cây trồng phù hợp với ñiều kiện tự nhiên của từng vùng sinh thái và con người ñã thiết lập nên các hệ thống cây trồng cho phù hợp với từng vùng sinh thái khác nhau

Các nhà nông nghiệp trên thế giới ñã và ñang tập trung mọi nỗ lực nghiên cứu cải tiến hoàn thiện hệ thống cây trồng bằng cách ñưa thêm một

số loại cây trồng và hệ thống canh tác nhằm tăng sản lượng lương thực, thực phẩm trên một ñơn vị diện tích

Vào những năm 60 của thế kỷ XX, các nhà sinh lý thực vật ñã phát hiện: Trong tự nhiên không có loại cây nào có thể sử dụng toàn thể tài nguyên thiên nhiên ở một vùng, ñặc biệt là vùng nhiệt ñới Do vậy, trên ñất ñang sản xuất nông nghiệp, ánh sáng, ñất ñai, nguồn nước còn chưa ñược

sử dụng ñúng mực, còn nhiều khả năng tăng vụ, phát triển sản xuất Các nhà nghiên cứu của IRRI ñã nhận thức rằng giống lúa mới thấp cây, lá ñứng tiềm năng cho năng suất cao chỉ có thể giải quyết vấn ñề lương thực trong phạm vi hạn chế Từ những năm ñầu thập kỷ 70 của thế kỷ trước các nhà khoa học ở châu á ñã ñi sâu nghiên cứu toàn bộ hệ thống cây trồng trên ñất lúa theo hướng lấy lúa làm nền và tăng cường phát triển các loại cây hoa mầu trồng cạn

Như vậy, các hệ thống cây trồng mới rất ña dạng và tập trung giải quyết các vấn ñề sau:

- Tăng vụ bằng các cây trồng ngắn ngày ñể thu hoạch trước mùa lũ

- Thử nghiệm tăng vụ màu bằng các cây trồng mới, trồng xen, luân canh, tăng vụ

- Xác ựịnh hiệu quả các công thức luân canh, tìm và khắc phục các yếu tố hạn chế ựể phát triển công thức ựạt hiệu quả cao

Gomez A.A, Zandstra H.G (1982) [43] khẳng ựịnh xen canh gối vụ

có tác dụng tăng tổng sản lượng của các cây trồng cạn, ựã tạo ra chế ựộ che phủ ựất tốt hơn, tận dụng ựược bức xạ mặt trời trong suốt thời gian sinh trưởng Các hệ thống cây trồng ựã ựược thực hiện: ngô - lúa; lúa - ựậu xanh; lúa - lúa mì; lúa - rau; lúa - lúa mì - ngô

Trung Quốc từ những năm 1980, ở khu vực phắa Nam ựã thắ nghiệm xây dựng nền nông nghiệp sinh thái Ở Xiaoliang, một vùng ựồi cuả Quảng đông bị sa mạc hoá, xói mòn mạnh, nhiệt ựộ mặt ựất cao, trước ựây người

ta trồng bạch ựàn nhưng ựều không thành công Cuối cùng ựã chọn ựã hệ thống cây trồng theo hướng ựa dạng hoá và trồng nhiều tầng ựã thu ựược thành công

Theo Triệu Kỳ Quốc, 1994, trên ựất lúa hai vụ thuộc vùng núi phắa Nam thường ựược canh tác 2 hoặc 3 vụ với hệ thống cây trồng là: lúa - lúa mì - khoai tây; lạc - ựậu tương - lúa mì Trên ựất lúa một vụ thuộc vùng cao nguyên (gồm tỉnh Vân Nam, Quế Châu, Tứ Xuyên và Tây Tạng), thường canh tác với hệ thống cây trồng là lúa luân canh với cây trồng cạn (dẫn theo Nguyễn Thị Thuỷ, 2004) [32]

Ở Thái Lan trong ựiều kiện thiếu nước, một hệ thống cây trồng lúa xuân - lúa mùa ắt mang lại hiệu quả vì chi phắ tiền nước quá lớn, cộng thêm

sự ựộc canh cây lúa làm ảnh hưởng xấu ựến chế ựộ ựất Bằng việc dịch cây lúa xuân sang cây lạc làm cho giá trị tổng sản phẩm tăng lên ựáng kể, diện tắch tăng gấp ựôi, hiệu quả kinh tế tăng gấp rưỡi, ựộ phì ựất ựược tăng lên

rõ rệt đây là một thành công lớn trong việc chuyển dịch cơ cấu cây trồng

ở Thái Lan (Tejwani V.L - Chun K.Lai Indonesia, 1992) [46]

Tại Banuma có mùa khô ngắn, mùa mưa (ẩm ướt) dài, hai ñỉnh thu hoạch lúa ñã chứng tỏ ña số nông dân trồng 2 vụ lúa trên một diện tích Ngô thu hoạch vào ñỉnh mùa mưa (tháng 5), lạc thu hoạch quanh năm (dẫn theo Nguyễn ðiền , Trần ðức, 1993, [12], Bùi Thị Xô, 1994, [38])

Ở những khu vực ñất bằng, nông dân châu Á ñã sử dụng nhiều hệ canh tác Những hệ canh tác này gồm các hệ thống cây trồng khác nhau (lúa, rau, khoai lang, ngô, ñậu ), nói chung hệ thống cây trồng luân canh giữa chế ñộ cây trồng nước và chế ñộ cây trồng cạn, giữa cây lương thực

và cây họ ñậu, hệ thống luân canh giữa không gian và thời gian có hiệu quả cao (dẫn theo Hoàng Văn ðức, 1992) [12]

Vấn ñề hiệu quả kinh tế các công thức luân canh trên ñất lúa cũng ñược nhiều nhà khoa học quan tâm, ñặc biệt ở ấn ñộ và Pakistan Nghiên cứu vấn ñề này các tác giả ñã ñề cập ñến cơ cấu luân canh cây trồng hợp lý, phụ thuộc vào ñiều kiện canh tác và giá cả nông sản trên thị trường Tại vùng Dandkadi, năm 1981 có 13 công thức luân canh khác nhau ñược áp dụng, năm 1982 có 18 công thức luân canh, năm 1983 có 16 công thức luân canh, trong ñó phổ biến nhất là cơ cấu 2 vụ Tại vùng Mirrapur và Tangril

có các công thức ñáng chú ý là lúa xuân - lúa hè, ñảm bảo nền cho việc tăng thêm vụ ñông trên một phần diện tích với các cây trồng là lúa mì, cải cay, khoai tây, ớt, kê công thức luân canh này ñược nông dân áp dụng rộng rãi vì nó ñảm bảo lương thực quanh năm và có hiệu quả kinh tế cao (dẫn theo Bùi Thị Xô, 1994) [38]

Chương trình SALT của Philippines ñã khảo nghiệm có kết quả với hệ thống cây trồng và biện pháp canh tác như sau: cây hàng năm và cây lâu năm ñược trồng thành băng xen kẽ rộng từ 4 - 5 m, các loại cây họ ñậu cố ñịnh ñạm ñược trồng thành hai hàng dày theo ñường ñồng mức ñể tạo thành hàng rào Khi những cây hàng rào cao 1,5 - 2 m người ta ñốn ñể lại

40 cm gốc, cành lá dùng ñể rải lên băng tạo lớp che phủ và giữ ẩm, chống

xói mòn Cây lâu năm thường là cây cà phê, cao su, cam (dẫn theo Hoàng Văn đức, 1992) [12]

2.2.2 Thực tiễn nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam hệ thống canh tác ựã ựược các nhà khoa học nghiên cứu

từ những năm 60 của thế kỷ trước, các nhà khoa học miền Bắc ựã dày công nghiên cứu ựưa vụ lúa xuân thành vụ sản xuất chắnh Một hệ thống tương ựối hoàn chỉnh gieo cấy lúa xuân ựã ựược xây dựng từ vụ xuân năm 1968 ở huyện Hải Hậu - tỉnh Nam định với 100% diện tắch Năm 1960, Viện sĩ đào Thế Tuấn ựã cùng các nhà nghiên cứu khoa học của Viện Khoa học Kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam nghiên cứu cây lúa vụ xuân với các giống lúa ngắn ngày có tiềm năng năng suất cao và tập ựoàn ựã tạo nên bước chuyển biến rõ nét về lương thực, thực phẩm ở vùng ựồng bằng sông Hồng (đào Thế Tuấn, 1978) [29]

Trong cơ cấu cây trồng vụ ựông ở miền Bắc hoàn toàn thắch hợp với các cây trồng có nguồn gốc ôn ựới như bắp cải, su hào, khoai tây, hành tây,

xà lách, các loại cây rau họ thập tự và một số cây trồng như lạc, khoai lang, cà chua, thuốc lá, ngô Nước ta có tập ựoàn giống cây trồng khá phong phú, từ các cây trồng có nguồn gốc nhiệt ựới ựến các cây trồng có nguồn gốc á nhiệt ựới và ôn ựới Từ tập ựoàn giống cây trồng ngắn ngày ựến trung ngày và dài ngày, ựó là cơ sở ựể ựa dạng hoá cây trồng, ựa dạng hoá sản phẩm nông sản, góp phần tăng thu nhập cho nông dân (Bùi Huy đáp, 1998) [9].Nhiều nghiên cứu cho thấy, trên ựất 2 vụ lúa, ựưa cơ cấu vụ lúa xuân với các giống lúa ngắn ngày tạo ra một khoảng thời gian trống giữa 2 vụ lúa, tạo ựiều kiện ựể xây dựng một hệ thống cây trồng có hiệu quả cao nhất trên ựất 2 vụ lúa đồng thời ựề xuất một số cơ cấu cây trồng cụ thể cho vùng đồng bằng sông Hồng trên ựất 2 vụ lúa chủ ựộng nước:

+ Lúa xuân - lúa mùa - màu vụ ựông (ngô, khoai tây, khoai lang) + Lúa xuân - lúa mùa - màu vụ ựông (cà chua, su hào, bắp cải)

Trên ựất 2 lúa thấp ngập nước:

+ Lúa xuân - lúa mùa - bèo dâu

+ Lúa xuân - ựiền thanh - lúa mùa - bèo dâu

Chế ựộ canh tác trên từng bước ựược mở rộng ở châu thổ sông Hồng

và các vùng khác của cả nước, ựã tạo chuyển biến rõ nét về sản xuất lương thực, thực phẩm ở nước ta (đào Thế Tuấn,1987) [31]

Ngày nay, các nhà khoa học của nước ta ựã chọn ựược nhiều giống cây trồng mới, có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chống chịu các ựiều kiện ngoại cảnh bất lợi khá, ựã tạo ựiều kiện cho việc bố trắ hệ thống cây trồng hợp lý (Trương đắch, 1995) [11]

Theo tác giả Trần đình Long (1997) [19] thì giống cây trồng là tư liệu sản xuất sống, có liên quan chặt chẽ với ựiều kiện ngoại cảnh, có vai trò quan trọng trong cải tiến cơ cấu cây trồng để tăng năng suất cần tác ựộng các biện pháp kỹ thuật thắch hợp theo yêu cầu của giống Sử dụng giống tốt là một biện pháp ựể tăng năng suất, ắt tốn kém Hiện nay, trong thực tế sản xuất chúng ta

có các giống lúa lai ngắn ngày, năng suất cao, chất lượng khá như Việt lai

24, TH3-3, Bắc ưu 253, Nhị ưu 838, phù hợp với các tỉnh miền núi phắa Bắc, các giống ngô thuần có thời gian sinh trưởng trung bình, có tiềm năng năng suất khá, thắch nghi rộng như LVN10, LVN24, B21, DK9901, thắch hợp cho nhiều vùng sinh thái Việc ngày càng có nhiều giống ngô mới ựã tạo ựiều kiện thuận lợi cho việc phát triển nhiều hệ cây trồng hợp lý

Trong những năm gần ựây ựể góp phần thực hiện các mục tiêu về sản xuất nông nghiệp của đảng và Nhà nước, cùng với việc chọn tạo, du nhập, khu vực hoá nhiều loại giống cây trồng vừa có năng suất cao vừa có khả năng chống chịu tốt với ựiều kiện ngoại cảnh bất thuận và ngắn ngày Nhiều cơ quan khoa học, nhiều nhà khoa học ựã quan tâm nghiên cứu và có nhiều kết luận quan trọng ựóng góp cho hệ thống cây trồng như:

- đất bạc mầu ở ngoại thành Hà Nội có tiềm năng sản xuất lớn, có

tập ựoàn cây trồng phong phú và hệ thống luân canh ựa dạng hơn các ựất khác Tuy nhiên, năng suất cây trồng chưa cao, cần có biện pháp luân canh phù hợp hơn nhất là thâm canh lạc và khoai lang (Nguyễn Ninh Thực, 1990) [28];

- đánh giá hệ thống canh tác ở tiểu vùng sinh thái bạc mầu ngoại thành

Hà Nội khẳng ựịnh: có thể nâng cao hệ số sử dụng ựất (2 - 4 vụ/năm) và trồng ựược nhiều vụ lương thực, hoa mầu, cây công nghiệp ngắn ngày (nhất là cây

có củ, ựậu ựỗ, thuốc lá ) trên ựất bạc mầu trừ chân ruộng quá cao và quá thấp đồng thời ựể có năng suất cây trồng cao và ổn ựịnh thì phải xác ựịnh hợp lý cơ cấu giống cây trồng ựầy ựủ, thuỷ lợi, phân bón hợp lý

- Dương Hữu Tuyền (1990) [33], nghiên cứu hệ thống canh tác 3 - 4 vụ/năm ở vùng trồng lúa ựồng bằng sông Hồng ựã kết luận: đồng bằng sông Hồng có thể trồng 3 - 4 vụ/năm Khi trồng 3 vụ nên bố trắ 2 vụ lúa, 1

vụ màu hay 2 vụ màu 1 vụ lúa, trong ựó có thể 2 vụ cây ưa nóng 1 vụ cây

ưa lạnh hoặc cả 3 vụ cây ưa nóng, trồng 4 vụ/năm có thể thực hiện trên chân ựất nhẹ, tưới tiêu chủ ựộng và nguồn nhân lực dồi dào

- Võ Minh Kha, Trần Thế Tục, Lê Thị Bắch (1996) [17], ựánh giá tiềm năng sản xuất 3 vụ trở lên trên ựất phù sa sông Hồng, ựịa hình cao không ựược bồi hàng năm có ựủ ựiều kiện về tài nguyên ựất, nhân lực có thể áp dụng hệ thống 3 - 4 vụ cây ngắn ngày/năm, ựưa hệ số sử dụng ựất từ 2,2 lên 2,49 hoặc 2,6 lần

Theo Trần đức Viên, Phạm Văn Phê (1998) [36], phát triển nông nghiệp bền vững là bảo tồn ựất ựai, nguồn nước, các nguồn di truyền ựộng thực vật, môi trường không bị thái hoá, kỹ thuật canh tác phù hợp, kinh tế phát triển để phát triển nông nghiệp bền vững, chúng ta phải xem xét chúng trên cả hai mặt: bền vững sinh thái (cần thiết phải giới hạn việc sử dụng những nguồn năng lượng thương mại và tái tạo sự ựa dạng sinh học)

và bền vững kinh tế - xã hội

ðể có một nền sản xuất nông nghiệp bền vững, trước hết cần quan tâm ñến việc ña dạng sinh học Các loại trong một quần thể có thể có ích cho nhau trong việc phòng trừ sâu bệnh, phục hồi dinh dưỡng của ñất

Tác giả Trần Danh Thìn (2001) [26] khi nghiên cứu vai trò của cây ñậu tương, cây lạc ở một số tỉnh trung du, miền núi phía Bắc ñã ñưa ra kết luận:

sử dụng phân khoáng, phối hợp giữa ñạm, lân và vôi trong thâm canh không những chỉ nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế của việc trồng lạc, ñậu tương

mà còn có tác dụng tạo ra một khối lượng lớn chất xanh, làm tăng ñộ che phủ ñất và cung cấp nhiều chất hữu cơ cho ñất qua các tàn dư thực vật ðiều này rất có ý nghĩa ñối với việc cải tạo vùng ñất ñồi thoái hoá, chua, nghèo chất hữu cơ ở trung du và miền núi ðây cũng là quan ñiểm sử dụng phân khoáng

ñể nâng cao nhanh chóng hàm lượng chất hữu cơ cho ñất trong chiến lược vừa

sử dụng, vừa cải tạo ñất vùng ñồi

Trên ñây là một số khái niệm về hệ thống canh tác, hệ thống nông nghiệp Chúng tôi xem ñây là phương pháp tư duy trong quá trình thực hiện ñề tài nghiên cứu hệ thống canh tác Như vậy, nghiên cứu hệ thống canh tác cần xuất phát từ những quan ñiểm và khái niệm chính sau:

- Nghiên cứu các giải pháp góp phần hoàn thiện hệ cây trồng phải xuất phát từ lý thuyết hệ thống, với phương pháp tiếp cận hệ thống và kết hợp cả hai loại hình nghiên cứu vĩ mô và vi mô

- Sự hình thành các hệ thống cây trồng phải ñược bắt ñầu từ các yếu

tố bên ngoài có tác ñộng trực tiếp ñến hệ thống như những yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội, và những yếu tố bên trong chứa ñựng hệ canh tác như: ñất ñai, lao ñộng, tiền vốn, kỹ năng làm việc của người nông dân trong vùng

- Nghiên cứu phát triển hệ thống cây trồng phải xuất phát từ sự phân tích ñể tìm ra những nhược ñiểm và nghiên cứu các giải pháp khác phục những nhược ñiểm ñó, từ ñó hình thành một hệ thống cây trồng tiến bộ hơn

2.3 Những nghiên cứu cơ bản về lúa lai

2.3.1 Quá trình nghiên cứu, ứng dụng và phát triển lúa lai

Lúa lai là từ gọi tắt của “Lúa ưu thế lai”, là danh từ dùng ñể gọi các giống lúa ứng dụng ưu thế lai ở ñời F1 (Nguyễn Văn Hoan, 2006) [16]

J W Jones (1926) (nhà di truyền học người Mỹ) là người ñầu tiên báo cáo về sự xuất hiện ưu thế lai ở lúa Tiếp sau ñó nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai ở các yếu tố cấu thành năng suất (Anonymous, 1977 [43] ; Lin

và Yuan, 1985 [58]) về sự phát triển bộ rễ (Anonymous, 1977 [48]) về cường

ñộ quang hợp và hô hấp, diện tích lá (Lin và Yuan, 1985 [51]) v.v

ðề xuất sản xuất lúa lai thương phẩm là các nhà khoa học Ấn ðộ (Kadam 1937 [52]); Mỹ (Craigmiles 1966, Caranahan và cộng sự 1972 [19]) Họ ñã không thành công vì chưa tìm ra phương pháp sản xuất hạt lai

Trung Quốc là nước nghiên cứu lúa lai muộn hơn so với các nước khác Năm 1964 Libihu ñã phát hiện ñược cây lúa dại bất dục ở ñảo Hải Nam [56] Năm 1973 các nhà khoa học tìm ra tìm ra nhiều dòng phục hồi như IR661, IR24 … và ñã có ñủ 3 dòng ñể tạo ra những giống lúa lai ñầu tiên là Nam ưu số 2, Shan ưu số 2, Ủy ưu số 6… Năm 1974 các nhà khoa học Trung Quốc ñã giới thiệu những tổ hợp lai cho ưu thế lai cao Năm 1975 quy trình sản xuất hạt lai hệ 3 dòng ñược hoàn thiện Năm 1976, Trung Quốc ñã sản xuất ñược hạt lai F1 ñể gieo cấy 140.000 ha [34] Năm 1980 Trung Quốc ñã bắt ñầu nghiên cứu lúa lai 2 dòng

Ưu thế lai (heterosis) là một thuật ngữ ñể chỉ hiện tượng trong ñó quần thể F1 thu ñược bằng cách lai hai bố mẹ không giống nhau về mặt di truyền, tỏ

ra hơn hẳn so với bố mẹ về sức sinh trưởng, khả năng sinh sản, khả năng chống chịu với các ñiều kiện bất thường, năng suất hạt, chất lượng hạt và các ñặc tính khác nữa Nhờ những ứng dụng ưu thế lai mà có nhiều giống cây trồng cao sản, chất lượng cao ñã ñược tạo ra ở ngô, mía, củ cải ñường, hành tây, bắp cải, cà chua, dưa chuột, dưa hấu (dẫn theo Nguyễn Văn Hoan, 2003) [15]

Lúa là cây trồng tự thụ phấn ñiển hình Trước ñây ñã có nhiều quan ñiểm bất ñồng vì không biết ưu thế lai có ở lúa hay không Hiện nay, nhiều bằng chứng thực nghiệm và việc sản xuất thương mại hạt lai ở Trung Quốc, Việt Nam, Ấn ðộ…ñã khẳng ñịnh rằng lúa lai tỏ ra có ưu thế lai ñáng kể về nhiều mặt, ñược biểu hiện tổng hợp qua các ñặc tính hình thái, biểu hiện hình thái và năng suất hạt [21]

Nhà khoa học người Mỹ J.W.Jones (1926) là người ñầu tiên báo cáo

về sự xuất hiện ưu thế lai trên các tính trạng số lượng và năng suất [16] Sau

ñó, một số tác giả khác của Trung Quốc: Yang (1950); Zhu (1960), Nhật bản: Katsuo (1958) cũng ñã phát hiện ra hiện tượng ưu thế lai ở cây lúa [38]

Các nhà khoa học Ấn ðộ (Kadam - 1937, Richaria - 1962), Mĩ (Stanset và Craigmiles - 1966), Nhật Bản (Shinjyo và Omura - 1966) ñã lần lượt ñề xuất vấn ñề sản xuất hạt lai thương phẩm Tuy nhiên, các ñề xuất trên hoàn toàn chưa trở thành hiện thực, vì khả năng nhận phấn ngoài của lúa là rất thấp nên họ chưa tìm ra phương pháp sản xuất hạt lai hiệu quả [15]

Năm 1964, Yuan Long Ping cùng cộng sự ñã tìm ñược cây lúa bất dục ñực ở giống lúa Indica chín muộn có tên là ðồng - tình - vạn - tiên trong quần

thể loài lúa dại Oryza fatua spontanea tại ñảo Hải Nam Trung Quốc Sau 9

năm nghiên cứu họ ñã thành công trong việc chuyển gen bất dục ñực dạng dại vào lúa trồng bằng phương pháp lai lại tạo ra ñược các dòng bất dục ñực tế bào chất ổn ñịnh (CMS) Sự xuất hiện của các dòng bất dục ñực CMS ñánh dấu sự ra ñời của của hệ thống lúa lai “3 dòng” Năm 1973 lô hạt giống F1 ñầu tiên ñược sản xuất tại Trung Quốc với sự tham gia của 3 dòng bố mẹ ðến năm 1975 quy trình công nghệ sản xuất lúa lai 3 dòng ñược hoàn thiện nhờ vậy lúa lai ñược ñưa vào sản xuất ñại trà [16]

Trong quá trình nghiên cứu hiện tượng bất dục ñực Shi (1981); Shi và Deng (1986) ñã khám phá ra một dạng bất dục ñực khác thường Dòng này hồi phục hạt phấn hữu dục trong ñiều kiện thời gian chiếu sáng nhất ñịnh, ñó

là dòng bất dục ñực di truyền nhân cảm ứng với thời gian chiếu sáng (Photo

periodic Sensitive Genetic Male Sterility - PGMS) Năm 1989 Yang và CS ñã

tạo ra dòng PGMS 5460ps từ giống lúa IR54 Zhou và cộng sự (1988, 1991); Virmani và Voc (1991); Wu và cộng sự (1991) cũng ñã phát hiện ra các dòng

bất dục ñực di truyền nhân nhạy cảm với nhiệt ñộ (Thermo Sensitive Genetic

Male Sterility - TGMS) [23]

Năm 1987 Juan Long Ping ñã ñề ra chương trình tạo giống lúa lai không cần dòng duy trì bất dục, gọi là hệ thống lúa lai hai dòng (Two line hybrid rice system) [23] Tiếp sau ñó năm 1990 chương trình nghiên cứu chọn tạo các dòng TGMS ñược các nhà khoa học viện lúa quốc tế khởi xướng và tập trung vào việc phát triển lúa lai cho các vùng nhiệt ñới

Sau hơn 30 năm nghiên cứu, bằng nhiều phương pháp khác nhau, Trung Quốc ñã tạo ñược hơn 600 dòng vật liệu bất dục Tế bào chất (dòng CMS - dòng A) và dòng duy trì tương ứng, hơn 3000 dòng phục hồi R, tạo ra hàng ngàn tổ hợp lai, trong ñó hơn 200 tổ hợp ñã ñược ñưa vào sản xuất và hàng trăm dòng vật liệu bất dục ñực chức năng di truyền nhân (EGMS) khác Năm 2001, diện tích gieo trồng lúa lai ở Trung Quốc là 15,821 triệu ha chiếm 50% tổng diện tích lúa, sản lượng ñạt 113,67 triệu tấn, năng suất bình quân là 71,7 tạ/ha, nhờ có công nghệ lúa lai mà sản lương thực của Trung Quốc tăng 280 triệu tấn (kể từ

1976 - 2001) (Yang Geng (2002) [53]

Thành công về lúa lai ở Trung Quốc ñã giúp cho ñất nước với hơn 1 tỷ người thoát khỏi nạn ñói và lúa lai ngày nay ñã và ñang ñược nhiều nước quan tâm coi là chìa khoá của chương trình an ninh lương thực quốc gia (trích theo Nguyễn Văn Hoan, 2003) [15]

Sau Trung Quốc mở ñường, lúa lai ñến với nhiều nước trên thế giới

Ấn ðộ, Indonesia, Malaysia, Philipin, và Việt Nam [23]

2.3.2 Tình hình nghiên cứu lúa lai ở Việt nam

Việt Nam bắt ñầu nghiên cứu lúa lai vào năm 1986 tại Viện Khoa học